【摘 要】
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铜镍合金具有优良的力学性能和耐腐蚀性能匹配,被广泛应用于海洋工程、石油化工、船舶等领域。近年来开发了B10、B19、B30等系列牌号的白铜合金,其中BFe10-1.5-1合金因添加了
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铜镍合金具有优良的力学性能和耐腐蚀性能匹配,被广泛应用于海洋工程、石油化工、船舶等领域。近年来开发了B10、B19、B30等系列牌号的白铜合金,其中BFe10-1.5-1合金因添加了Fe、Mn元素进一步提高了合金耐蚀性能。微量稀土元素添加能够净化合金熔体、细化晶粒,有利于合金综合性能改善,引起广大学者的关注。稀土在BFe10-1.5-1合金中作用研究相对较少,相关机理尚不明确。基于此,本文利用热-力模拟技术针对BFe10-1.5-1合金的热变形行为进行研究,通过建立本构方程与热加工图对比分析加入稀土Ce和未添加Ce的合金的热变形行为,探讨了稀土元素对热加工过程中组织演变的影响规律,明确微观组织与热加工性能间的构效关系,主要得到以下结论:(1)BFe10-1.5-1合金铸态组织中Ce的添加细化了BFe10-1.5-1合金的铸态组织,Ce含量为0.014wt.%时效果显著;热变形后含Ce 0.044wt.%合金微观组织中观察到CeCu6相,尺寸在300500nm。(2)热变形温度低于950℃时,Ce的添加提高了BFe10-1.5-1合金的流变应力;当温度高于950℃时,Ce含量为0.014wt.%合金的流变应力仍然高于未添加Ce的合金,而添加0.044wt.%Ce合金流变应力低于未添加稀土合金。实验温度范围内,合金的流变应力曲线难以出现明显的峰值应力,故采用等效应变方法构建了不同Ce含量的BFe10-1.5-1合金的本构方程,能够准确的反映合金的热变形规律,模型预测结果良好。(3)基于动态材料模型构建的热加工图表明:BFe10-1.5-1合金的安全加工区域温度为8501000℃、应变速率为0.010.4s-1,危险区的变形温度为8501000℃、应变速率为110s-1;Ce含量为0.014wt.%时合金的最优加工区域变形温度为9101000℃、应变速率为0.010.3s-1;Ce含量为0.044wt.%时最优加工区域变形温度为850960℃、应变速率为0.010.4s-1。(4)相同的热变形条件下,Ce的添加能够促进BFe10-1.5-1合金动态再结晶的发生,添加0.044wt.%Ce合金的再结晶程度比添加0.014wt.%的合金再结晶程度更高,且含0.044wt.%Ce合金在850℃、0.01s-1变形条件下已经发生了完全再结晶。Ce含量较高时能够与Cu形成的CeCu6相,对位错有钉扎、阻碍运动作用,使变形过程中位错密度迅速增加,促进动态再结晶的形核。
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